碟形弹簧的高速电主轴应用于加工中心

作者:一拳超人 来源:www.wzsanhe.cn 发布于:2020-07-06 10:16:42
  高速电主轴是近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术。高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动,从而把机床主传动链的长度缩短为零,实现了机床的“零传动”。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式,碟形弹簧使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来,因此可做成“主轴单元”,俗称“电主轴”(ElectricSpindle,Motor Spindle)。

  电主轴是近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术,它与直线电机技术、高速刀具技术一起,将会把高速加工推向一个新时代。电主轴是一套组件,它包括电主轴本身及其附件:电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置。

  高速轴承技术:电主轴通常采用复合陶瓷轴承,耐磨耐热,寿命是传统轴承的几倍;有时也采用电磁悬浮轴承或静压轴承,内外圈不接触,理论上寿命无限;

  高速电机技术:电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物,电动机的转子即为主轴的旋转部分,理论上可以把电主轴看作一台高速电动机。关键技术是高速度下的动平衡;

  润滑:电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑;也可以采用脂润滑,但相应的速度要打折扣。所谓定时,就是每隔一定的时间间隔注一次油。所谓定量,就是通过一个叫定量阀的器件,地控制每次润滑油的油量。而油气润滑,指的是润滑油在压缩空气的携带下,被吹入陶瓷轴承。油量控制很重要,太少,起不到润滑作用;太多,在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。

  冷却装置:为了尽快给高速运行的电主轴散热,通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂,冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。

  内置脉冲编码器:为了实现自动换刀以及刚性攻螺纹,电主轴内置一脉冲编码器,以实现准确的相角控制以及与进给的配合。

  自动换刀装置:为了应用于加工中心,电主轴配备了自动换刀装置,包括碟形簧、拉刀油缸等;

  高速刀具的装卡方式:广为熟悉的BT、ISO刀具,已被实践证明不适合于高速加工。这种情况下出现了HSK、SKI等高速刀具。

  高频变频装置:要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速,必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机,变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。

  主要包括主轴支承轴颈的圆度误差、碟形弹簧同轴度误差(使主轴轴心线发生偏斜)和主轴轴颈轴向承载面与轴线的垂直度误差(影响主轴轴向窜动量)。

  轴承误差包括滑动轴承内孔或滚动轴承滚道的圆度误差,滑动轴承内孔或滚动轴承滚道的波度,滚动轴承滚子的形状与尺寸误差,轴承定位端面与轴心线垂直度误差,轴承端面之间的平行度误差,轴承间隙以及切削中的受力变形等。

  从以上可以看出影响电主轴回转精度的主要原因就是轴承磨损,轴及接触面磨损。为了保证我们的电主轴能在保证精度的情况下正常工作,我们就要尽可能的降低轴承相关部位的磨损率,而降低磨损的主要方式就是润滑,对轴承进行润滑处理,保证良好的润滑及冷却效果。因此选择合理正确的润滑方式是保证电主轴正常工作的重要条件。

  经过多年研究和一些客户的反应,油气润滑装置使用在电主轴上面被普遍认可,俗称“电主轴油气润滑装置”。电主轴油气润滑装置通俗的解释就是,油跟随气体的流动而往前运动。气体在运动过程中,会带动附着在管壁上面的少量油滴进入到两边的传动轴承,喷洒到摩擦面上的是带有油滴的油气混合体。这种润滑装置不仅经济、环保、快速、高效,更重要的是油滴适中,不会造成因油量过多轴承无法散热,也不会造成因油量过多,轴承在高速旋转过程中产生背压,避免了电主轴负载增加,更不会产生窜动现象。


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